漫谈代码优化
前言
最近阅读了计算机相关基础课程，对代码优化有一些见解。
代码优化三大方向
- 运行时占用更少的存储空间
- 程序执行时消耗更少的指令数
- 尽可能的降低线程切换
接下来我对这三点加以解释
运行时占用更少的存储空间
这里所说的存储空间是:程序运行时，需要操作的数据占用的空间大小。
为了解释这个问题，我举个栗子
理发师的挎包
我去理发时，发现大多数的理发师在腰间夸一个包，放一些常用的理发工具，这样他在理发时，需要什么就先从挎包里看一下，如果有，那就直接拿出来用，如果没有，他就到柜台上面找一下。
计算机和理发师挺像的，相似点如下
- 理发师 就是 CPU
- 挎包 就是 缓存
- 柜台 就是 内存
- 顾客 就是 程序
如果我去理发，我的发型很简单，卡尺就行，理发师挎包里放一个电动理发器和剪刀就行。
如果陈妍希去理发，人家对自己的发型要求很高，理发师给陈妍希理发会使用很多工具。如果他的挎包很小，装不了很多工具，那么理发师在理发的时候，当需要的工具不在挎包里时，他就要跑去到柜台那。
假如你的经济条件有限，你只能去便宜的理发店，理发师的挎包不是很大，但是你想快点理完头发，那你会选择什么样的发型？
- 复杂的发型，理发师会手忙脚乱，耽误时间。
- 简单的发型，理发师游刃有余，很轻松的就能理完头发。
计算机中的解释
计算机执行程序时，为了提高执行速度，在cpu和内存之间设置了一个高速缓存，cpu和高速缓存之间的交互非常快。当程序运行时，会优先从缓存中获取数据，如果获取成功，他不会跑到内存里找。如果在缓存中获取失败，他就要到内存里找数据。
在这一点上，我们能做的就是在存储数据时，优先使用线性存储结构，因为这样的数据是一个挨着一个，如果将人来代替这些数据的的话，线性存储就是让些人站成一个队列，一个方阵，节约占地资源。
消耗更少的指令数
上学迟到
小强和小红都是在一个院子长大的，但是他们两个都不认识彼此，直到上了小学。小学和他们的家隔了一个小树林，小强比较懒，上学经常迟到，被老师罚站。
小红总是看到小强罚站，就课下问他：你家是不是在山沟里啊，天天上学都迟到。
小强说我家在某某院
小红：咦，咱们住一个院啊 ，你难道是爬过来了吗
小强：我每天需要绕个小树林，再说我也懒...
小红：明天我领你钻小树林去...
小红每天是穿过小树林上学的，自从小强知道了怎么穿小树林，他上学就不会绕个远道了，节省了时间，不再迟到。
类比计算机
- 小强：cpu
- 程序：上学的路程
要做到这一点，对大家要求比较高，我举几个简单的方法
- 在使用高级集合框架时，如果这些集合框架的存储结构是线性结构，这些集合框架会随着数据量的增加，而调整大小。这个调整大小的过程比较消耗资源：先找到一个更大的内存空间，把老的数据移动到新的内存空间。这就需要我们在使用前预估需要存储的数据的数量，在使用这些集合框架时，明确的给它一个初始大小，这样可以尽可能的减少调整大小的次数，减少指令数。
- 优先使用线性的数据结构。减少使用基于哈希的数据结构，比如hashMap，hashset，这些高级结构不仅占用空间，而且会增加指令数。比如hashmap，它提供的功能是根据一个key，将其对应的数据找到。支撑这样功能的实现避免不了使用更多的指令。
尽可能的降低线程切换
黄焖鸡米饭" title="黄焖鸡米饭">黄焖鸡米饭
有天小红和小兰一起去吃饭，到了山西刀削面，他们都点了黄焖鸡米饭，过了一会，小红的先上了，小兰就继续等，等小红快吃完了，小兰的才做好。小兰就很纳闷了，问老板原因，老板说，鸡块不够了，我们又进了鸡块，花了一点时间。
我们想象一下后厨里的情况。厨房里有一个厨师，他负责做黄焖鸡米饭，当他发现鸡块只剩一份的量时，就给老板说，让他再进点鸡块。厨师做完黄焖鸡米饭，又去做油泼面，他正在做油泼面的时候，老板把鸡块买回来了。等到他做完油泼面后，他才开始做黄焖鸡米饭。
线程切换就是厨师从做一个菜转换到做另外一个菜的行为。 厨师做完黄焖鸡，然后做油泼面，最后再做黄焖鸡。
本来厨师可以一次做两份黄焖鸡米饭，却因为鸡块不够，他只能先做一份，期间又要做一个油泼面。他好累啊。
那为了让厨师和顾客都满意，老板就要多备一点鸡块，争取不让厨师做同一种饭两次。 这就是降低线程切换
计算机中的线程切换
我们在使用计算机时，感觉计算机很聪明，它能同时运行很多程序，其实是计算机给你的一个错觉：计算机是定义了一个时间段，规定每个程序只能运行这么长时间，时间到了，就给下个程序运行。只是因为cpu现在的性能很高，做这些事情很快，我们就无感知了。
大部分的程序其实都能在这个时间段内完成。但是也有一些其他情况导致cpu放弃执行当前程序：需要的数据不可用。
出现数据不可用的情况
- 这个数据正在被别人使用
- 这个数据不能够被使用，已经过期或者失效
- 这个数据已经没有了
- 这个数据正在生产
为了降低线程切换，我们可以这样做
- 尽可能使用自己私有的数据，不和其他人共享。
- 如果必须使用共享数据，那么在写程序时，尽可能将所有需要的资源全部拿到手。
- 如果你的程序特点是计算量比较大，那就避免使用多线程。尽管你认为你的程序很复杂，但是cpu根本不关心，它会把你程序当成屁给放了。因为cpu的计算速度已经非常快了，执行的你的程序就是瞬间。但如果你在程序里用到了多线程，那么cpu就不得不进行线程切换。线程切换消耗的cpu资源远远大于cpu执行你程序消耗的资源。
后记
基础很重要。
我记得一个四十多岁当上院士的数学家说，他小时候学数学，每个定理都要自己证明，并且他不怎么做题目。当你足够的了解基础知识，你就不会被误导，也有更多的时间往深处学习。
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